[发明专利]地质生态环境质量的监测预警判据与方法

摘要

本发明涉及一种地质生态环境质量的监测预警判据与方法，属于地质生态环境质量监测预警技术领域。本发明包括如下步骤地质生态环境质量评价指标体系及其分级标准的确定、地质生态环境质量隶属度的确定、地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定、地质生态环境质量损益率的确定、地质生态环境质量变化规律评价标准的确定、地质生态环境质量监测预警判据准则的确定、地质生态环境质量监测预警等级的确定。本发明旨在提供一种运用模糊综合评判法和损益率对城市的地质生态环境质量变化规律进行综合分析与评价，并利用数理统计原理确定了地质生态环境质量监测预警判据，发明了一种新的完善地质生态环境质量监测预警方法。

主权项

一种地质生态环境质量的监测预警判据与方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：地质生态环境质量评价指标体系及其分级标准的确定，包括如下小步：S1：以地质生态环境为总目标层，以区域地壳稳定性、水资源与水环境、土地资源环境、矿产资源环境、生态环境、地质灾害，各影响因素为评价因素层，建立生态地质环境质量评价指标体系；S2：评判等级分为四级，即地质生态环境质量等级集{优Ⅰ，良Ⅱ，中Ⅲ，差Ⅳ}；步骤二：地质生态环境质量隶属度的确定，包括如下小步：S3：地质生态环境质量评价指标权重的确定：采用层次分析法AHP确定指标的权重；S4：建立地质生态环境质量隶属度函数，分为两种情况：情况一：对于实数型的定量因素：采用直线型隶属函数来确定评价因素对地质生态环境质量等级的隶属度；直线型隶属函数，见公式1‑4：AI(x)=1(x≥a1)x-a2a1-a2(a2≤x≤a1)0(x<a1)---(1)]]>AII(x)=0(x≥a1,x<a3)a1-xa1-a2(a2≤x<a1)x-a3a2-a3(a3≤x<a2)---(2)]]>AIII(x)=0(x>a2,x<a4)a2-xa1-a3(a3≤x<a2)x-a4a3-a4(a4≤x<a3)---(3)]]>AIV(x)=1(x>a3)a3-xa3-a4(a4<x≤a3)1(x≤a4)---(4)]]>式中：AⅠ(x)、AⅡ(x)、AⅢ(x)、AⅣ(x)为评价因子对Ⅰ‑Ⅳ级质量标准隶属度；a1，a2，a3，a4为评价因子的四级标准值；x为i评价因子的实际值；情况二：对于定量评价指标：分为正指标和逆指标两类，可用下式计算其隶属度rij，从而求得隶属度矩阵R，见公式5‑7；对于定性评价指标，其隶属度取值如下：当定性指标为Ⅰ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(1,0,0,0)；当定性指标为Ⅱ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,1,0,0)；当定性指标为Ⅲ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,1,0)；当定性指标为Ⅳ时，(ri1,ri2,ri3,ri4)＝(0,0,0,1)；S5：计算隶属度：S51：构造模糊矩阵R，见公式8：设U＝{u1,u2,…,um}为评价因素集，V＝{v1,v2,…,vn}为质量等级集；R=r11r12...r1nr21r22...r2n............rm1rm2...rmn---(8)]]>式中，rij表示就因素ui而言被评为vj的隶属度；矩阵R中第i行Ri＝(ri1,ri2,…,rim)为第i个评价因素ui的单因素评判，它是V上的模糊子集；S52：列出权重矩阵A，见公式9：A＝(a1,a2,…,am)  (9)a1,a2,…,am分别是u1,u2,…,um的权重，且满足a1+a2+…+am＝1；S53：计算一级指标的隶属度值；根据B＝A·R，计算综合隶属度B，求出模糊集B＝(b1,b2,…,bn)(0≤bj≤1)；步骤三、地质生态环境质量优良级与较差级隶属度的确定，包括如下小步：S6：参照城市地质生态环境质量分级标准，根据最大隶属度原则，由前面计算出的隶属度值，判断各年份各个城市隶属的质量等级{优Ⅰ、良Ⅱ、一般Ⅲ、差Ⅳ}，即最后评价结果；S7：在上述地质生态环境质量等级为4级评价基础上，对地质生态环境质量等级进行简化为2个质量等级，分为地质生态环境优良级和地质生态环境较差级，优Ⅰ、良Ⅱ合并为优良级，一般Ⅲ、差Ⅳ合并为较差级，以便于探讨地质生态环境质量和GDP发展关系；S8：计算各大城市的地质生态环境质量等级隶属度值：优良级隶属度值＝Ⅰ级隶属度值+Ⅱ级隶属度值  (10)较差级隶属度值＝Ⅲ级隶属度值+Ⅳ级隶属度值  (11)步骤四：地质生态环境质量损益率的确定；根据地质生态环境隶属度评价结果，提出将地质生态环境最大隶属度与时间关系曲线的斜率定义为地质生态环境质量损益率；式中：P—Ni+1‑Ni年地质生态环境质量损益率；—Ni‑Nk年地质生态环境质量总体损益率；步骤五：地质生态环境质量变化规律评价标准的确定：综合分析地质生态环境质量最大隶属度与时间关系曲线变化规律及地质生态环境质量损益率变化规律，可知地质生态环境质量变化规律评价标准；步骤六：地质生态环境质量监测预警判据准则的确定，包括如下小步：S9：为分析地质生态环境质量在监测时间内是否出现较大幅度下降，应先确定近期地质生态环境质量损益率的平均值和均方差：P‾=1kΣi=1kPi---(14)]]>σ=1kΣi=1k(Pi-P‾)2---(15)]]>—近期地质生态环境质量平均损益率；k—近期地质生态环境质量损益率的个数；Pi—第i年地质生态环境质量损益率；σ—近期地质生态环境质量损益率的均方差；S10：地质生态环境质量监测预警判据准则的确定：S101：当城市地质生态环境质量为优良级且时，将近期地质生态环境质量损益率的平均值和N(N＝1，2，3)倍均方差之差作为地质生态环境质量监测预警判据准则，即[P]=P‾-Nσ---(16)]]>式中，[P]为地质生态环境质量临界恶化预警判据，σ为各大城市地质生态环境质量损益率的平均值和均方差；S102：当城市地质生态环境质量为较差级且时，将近期地质生态环境质量损益率的平均值和N(N＝1，2，3)倍均方差之和作为地质生态环境质量监测预警判据准则，即[P]=P‾+Nσ---(17)]]>式中，[P]为地质生态环境质量临界恶化预警判据，σ为各大城市地质生态环境质量损益率的平均值和均方差；步骤七：地质生态环境质量监测预警等级的确定，包括如下小步：S11：首先根据步骤三计算的地质生态环境质量优良级与较差级隶属度，确定地质生态环境质量等级为优良级或较差级；S12：再根据公式(13)计算近期地质生态环境质量总体损益率；S13：最后根据步骤六确定的地质生态环境质量监测预警判据准则判定最近一年的地质生态环境质量监测预警等级。